En 2014, la producción de helio en Estados Unidos alcanzó los 73 millones de metros cúbicos. Estados Unidos fue el mayor productor mundial de helio , con un 40 por ciento del suministro mundial. Además, el gobierno federal estadounidense vendió 30 millones de metros cúbicos de sus depósitos. Otros grandes productores de helio fueron Argelia y Qatar.
Todo el helio comercial se recupera del gas natural . El helio suele constituir una porción minúscula del gas natural, pero puede representar hasta el 10 por ciento del gas natural en algunos yacimientos. Se considera necesario un contenido de helio del 0,3 por ciento o más para la extracción comercial de helio. [1] En 2012, se recuperó helio en 16 plantas de extracción, de pozos de gas en Colorado, Kansas, Oklahoma, Texas y Wyoming. Una planta de extracción en Utah estuvo inactiva en 2012.
En 1903, un pozo de exploración petrolera en Dexter, Kansas , produjo un gas que no ardía. El geólogo del estado de Kansas, Erasmus Haworth, llevó muestras del gas a la Universidad de Kansas en Lawrence, donde los químicos Hamilton Cady y David McFarland descubrieron que el gas contenía un 1,84 por ciento de helio. [2] [3] [4] [5] Esto condujo a más descubrimientos de gas natural con helio en Kansas.
El ejército estaba interesado en el helio para globos y dirigibles . El ejército de los EE. UU. construyó la primera planta de extracción de helio en 1915 en Petrolia, Texas, donde un gran campo de gas natural tenía un promedio de casi 1 por ciento de helio. [6] La Marina de los Estados Unidos estableció tres plantas experimentales de helio durante la Primera Guerra Mundial, para recuperar suficiente helio para abastecer globos de barrera con el gas no inflamable y más ligero que el aire. Dos de las plantas experimentales estaban al norte de Fort Worth, Texas, y recuperaban helio del gas natural transportado por tuberías desde el campo petrolífero de Petrolia en el condado de Clay, Texas. [7]
La Ley de Arrendamiento de Minerales de 1920 , que preveía el arrendamiento de petróleo y gas en tierras federales, reservó todo el helio contenido en el gas natural en tierras federales al gobierno. [8] A esto le siguió la Ley de Helio de 1925 , que prohibía la exportación de helio, "un recurso mineral perteneciente a la defensa nacional". [9] Sin embargo, después de la pérdida del USS Akron en 1933 y del USS Macon en 1935, el uso militar del helio disminuyó significativamente. En 1936 se llegó a un acuerdo de arrendamiento con Goodyear-Zeppelin Corporation , proporcionando helio para la aviación comercial, y en 1937 el Congreso modificó la Ley de Helio para permitir la venta de helio producido en exceso de las necesidades gubernamentales de los EE. UU. [10] Sin embargo, el mayor cliente potencial era la Alemania nazi , que quería reemplazar el hidrógeno responsable del desastre del Hindenburg con helio no inflamable. Se aprobó un contrato por 18 millones de pies cúbicos (510.000 m3 ) de helio, pero el Secretario del Interior Harold Ickes bloqueó la exportación del gas debido a su potencial para uso militar. [11]
Durante la Segunda Guerra Mundial, la demanda militar de helio aumentó, por lo que el gobierno federal construyó varias plantas nuevas de extracción de helio. Una de esas plantas estaba en Shiprock, Nuevo México, para recuperar helio del gas del campo Rattlesnake. El gas del campo Rattlesnake, como el de varios otros campos en el área de Four Corners, contenía principalmente nitrógeno y muy pocos hidrocarburos , y se producía exclusivamente para el helio. [12]
Las Enmiendas a la Ley del Helio de 1960 ( Pub. L. 86–777) facultaron a la Oficina de Minas de los Estados Unidos para que dispusiera cinco plantas privadas para recuperar helio del gas natural. La Oficina también construyó un gasoducto de 425 millas (684 km) desde Bushton, Kansas , para conectar esas plantas con el campo de gas de Cliffside, parcialmente agotado por el gobierno, cerca de Amarillo, Texas. El helio crudo (50 por ciento a 80 por ciento de helio) se inyectaba y almacenaba en el campo de gas de Cliffside hasta que se necesitaba, momento en el que se purificaba aún más. [13]
En 1995, se habían almacenado mil millones de metros cúbicos de gas, pero la reserva tenía una deuda de 1.400 millones de dólares, lo que impulsó al Congreso de los Estados Unidos en 1996 a eliminar gradualmente la reserva. [14] La "Ley de Privatización del Helio de 1996" [15] (Ley Pública 104-273) ordenó al Departamento del Interior de los Estados Unidos vaciar la reserva. [16] Las ventas al gobierno y a contratistas gubernamentales comenzaron en 1998. Las ventas al mercado abierto comenzaron en 2003. El programa de ventas pagó la deuda y todavía está vendiendo helio.
Toda la producción comercial de helio proviene del gas natural . Hay dos tipos básicos de depósitos comerciales de helio: el gas natural producido principalmente por el contenido de hidrocarburos, que normalmente contiene menos del 3 por ciento de helio; y el gas con poco o ningún hidrocarburo, producido únicamente por el helio, que normalmente constituye entre el 5 y el 10 por ciento del gas. Aunque el gas natural en el que el helio es solo un subproducto contiene un porcentaje mucho menor de helio, históricamente ha suministrado la mayor cantidad de helio.
La mayoría de los geólogos creen que la mayor parte del helio presente en el gas natural se deriva de la desintegración radiactiva del uranio y el torio, ya sea de esquistos negros radiactivos o de rocas de basamento granitoide. El granito y las rocas relacionadas tienden a contener más uranio y torio que otros tipos de rocas. Sin embargo, algunos [¿ quiénes? ] creen que el helio es en gran parte primordial.
Se considera que las condiciones geológicas inusuales son necesarias para las concentraciones comerciales de helio en el gas natural. Las acumulaciones de helio se encuentran comúnmente en cierres estructurales que se encuentran sobre los altos lechos rocosos. Algunos geólogos consideran que las fallas, fracturas e intrusivos ígneos son vías importantes para que el helio migre hacia arriba, hacia la sección sedimentaria. El radio atómico del helio es tan pequeño que la pizarra, que es eficaz para atrapar metano, permite que el helio migre hacia arriba a través de los poros de la pizarra. La roca de cobertura no porosa, como la halita (sal de roca) o la anhidrita, es más eficaz para atrapar helio. Los depósitos de helio se producen principalmente en rocas paleozoicas.
El alto contenido de helio del gas natural va acompañado de un alto contenido de nitrógeno y dióxido de carbono. El porcentaje de nitrógeno suele ser de 10 a 20 veces el del helio, de modo que el gas natural con un 5 por ciento o más de helio puede tener poco o nada de metano. Una muestra representativa del domo de Pinta en el condado de Apache, Arizona , por ejemplo, tiene un 8,3 por ciento de helio, un 89,9 por ciento de nitrógeno, un 1 por ciento de dióxido de carbono y solo un 0,1 por ciento de metano. En tales casos, el gas se produce únicamente por su contenido de helio. [17]
A principios del siglo XX, la mayor producción y las mayores reservas conocidas de helio se encontraban en los gases producidos por su contenido de hidrocarburos. Los más importantes de estos eran los yacimientos de Hugoton, Panhandle, Greenwood y Keyes, todos ellos situados en el oeste de Kansas, y los Panhandles de Oklahoma y Texas. Los yacimientos de Hugoton y Panhandle son especialmente grandes y cubren miles de kilómetros cuadrados. El contenido de helio del gas varía mucho dentro de algunos yacimientos. En el yacimiento de Panhandle, el contenido de helio es más alto, hasta un 1,3 por ciento o más, a lo largo del borde suroeste de inclinación ascendente, y más bajo, un 0,1 por ciento a lo largo del borde noreste. [18]
En 2003, los yacimientos de gas natural de las Grandes Llanuras de Colorado, Kansas, Oklahoma y Texas aún contenían importantes reservas, pero de los 100 BCF de reservas totales de helio medidas en los EE. UU., 61 BCF estaban contenidas en el yacimiento Riley Ridge en el oeste de Wyoming, un depósito de gas producido por su contenido de dióxido de carbono. [19]
La zona de Four Corners, en el suroeste de Estados Unidos, cuenta con varios yacimientos de gas que contienen entre un 5 y un 10 por ciento de helio y grandes porcentajes de nitrógeno, con poco o ningún hidrocarburo. Los yacimientos están asociados con intrusiones ígneas. Un yacimiento, Dineh-bi-Keyah en Arizona, produjo petróleo de un umbral fracturado. Los otros yacimientos no tienen petróleo asociado.
Yacimientos de gas ricos en helio en Estados Unidos
El helio se comercializa en dos especificaciones: helio crudo, que normalmente contiene entre un 75 y un 80 por ciento de helio, y helio de grado A, que tiene una pureza del 99,995 por ciento.
En el yacimiento de Cliffside se almacenó un gran volumen de helio bajo tierra en la década posterior a las modificaciones de la Ley del Helio de 1960. En los últimos años, [ ¿cuándo? ] la reserva ha estado vendiendo sistemáticamente su helio. En 2012 [actualizar], la Reserva Nacional de Helio de los Estados Unidos todavía representaba el 30 por ciento del helio del mundo. [24] Se esperaba que la reserva se quedara sin helio en 2018. [24]
A partir del 1 de octubre de 2023 [actualizar], el almacenamiento figuraba como: [25]
Estados Unidos es un importante exportador de helio.
Durante muchos años, Estados Unidos produjo más del 90% del helio comercial del mundo. A mediados de los años 1990, una nueva planta en Arzew , Argelia, comenzó a producir 17 millones de metros cúbicos (600 millones de pies cúbicos), suficiente para abastecer toda la demanda de Europa. [26] En 2004-2006, se construyeron dos plantas adicionales, una en Ras Laffan , Qatar , y la otra en Skikda , Argelia, y Argelia se convirtió en el segundo productor líder de helio. [27] [28]
En agosto de 2014, la Oficina de Administración de Tierras subastó helio crudo de la reserva nacional a un precio promedio de 104 dólares estadounidenses por cada mil pies cúbicos de contenido de helio. [29] El helio de grado A se vendió a unos 200 dólares por cada mil pies cúbicos, o 7,21 dólares por metro cúbico en 2014.
